钢管混凝土柱抗震性能指标研究.pdf

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1、2Q!!生簋!§塑【望箍兰!里翅1迤亘建堑：————』垦篁皇堡型!堕钢管混凝土柱抗震性能指标研究●陈锦文1，陈浩帆2，谭志媛1。邬学文1B1．广州大学土木工程学院，广东广州510000；2．广州市第二市政工程有限公司，广东广州510000摘要：本文对钢管混凝土柱构件在抗震性能化设计中的性能指标进行了研究。将钢管混凝土柱构件划分为5个性能水准，其依据为损伤程度的不同。本文以水平位移角作为量化指标并给出了5个性能水准对应的破坏状态和其宏观描述。本文将已有的68个圆钢管混凝土柱和82个方钢管混凝土柱共150个试件的抗震试验数据进行汇

2、总分析，确定了不同性能水准下的水平位移角限值。关键词：钢管混凝土柱性能水准位移角限值柱是结构的重要竖向构件之一，主要承受建筑物上方的重量，在地震中发挥着及其重要的作用。近代以来，新兴建筑兴起，如北京的鸟巢，央视大楼，广州的小蛮腰，西塔等等，数不胜数的异形建筑打破了传统的建筑观念进入我们的视野。建筑多样化往往使得构件需要具备更高的承载力及更好的延性。人们吸取经验教训不断对柱进行加固和改造，钢管混凝土柱便是其中之一。钢管混凝土构件能同时发挥钢和混凝土两种材料的优越性，使两种材料协同作用。钢管混凝土柱由于具有非常好的抗震性能而备受学

3、者关注。关于钢管混凝土的研究目前已存在大量的试验及分析-1。2j，这些实验分析为钢管混凝土柱的性能化设计提供了参考。文献_“。通过对钢管混凝土基于位移的抗震设计方法进行研究，得到了一般的抗震设计过程。文献∞o探讨了钢管混凝土结构的目标位移及其相应的侧移模式。张向冈‘61确定钢管再生混凝土柱性能化抗震设防目标的设计原则并通过采用水平位移角及损伤作为性能水准的量化指标，研究了改变参数下的钢管再生混凝土柱的抗震设计的区别。目前普通钢管混凝土柱的性能指标及其量化的研究尚不充分。本文在总结已有的观点后提出钢管混凝土柱的5档性能水准，并对

4、5个性能指标下对应的破坏状态及宏观描述进行了解释，性能水准的量化指标采用水平位移角。1性能水准的划分《高层建筑混凝土结构技术规程》。7J中将结构构件的损坏程度划分5个等级及对应的继续使用的可能性分别为，没有损坏状态对应不需要修理仍可继续使用、细微损坏状态对应稍微修理即可继续使用、轻度损坏状态对应一般修理后可继续使用、中度损坏状态对应修复或者加固后可以继续使用、比较严重损坏状态对应需要排险大修。然而高规中对与结构的性能水准划分在设计上偏于安全，原因是规范中缺少“倒塌”这一等级，且该规程并没有给出结构在不同性能水准下的量化准则。研

5、究”J表明：将结构的性能水准划分为5个级别，在设计基准期内，结构在地震作用下产生的经济损失会降低。本文参考文献_9j选定水平位移角作为其性能水准的量化指标，在此基础上将结构或者构件划分为5个破坏状态，并且定义这5个相应破坏状态的性能水准。文献【6J分析试验结果得到柱构件的破坏形态主要为弯曲破坏，其性能水准及宏观描述见表l。表l钢管混凝土柱的性能水准及宏观描述性能水准构件宏观描述破坏状态继续使用的可能性构件仍处于弹性阶段，没有基本完好无正常使用一般不需修理残余变形损构件开始出现残余变形，并不需要修理或稍微修暂时使用轻微破坏进人非

6、线性工作阶段理需一般修理，并采取安修复后使用柱底钢管截面小部分屈服中等破坏全措施排险大修．局部危险部生命安全柱底钢管整个截面屈服不严重破坏位拆除柱底部钢管屈曲严重，塑性防止倒塌严重破坏整体拆除铰非常明显2性能指标的量化本文通过综合分析国内外68个圆形构件，82个方形构件共150个试件的拟静力试验数据，可知水平位移角作为量化准则是非常具有代表性的。本文以设计轴压比11=0．6为界限，将收集的数据进行分类汇总。其中，设计轴压比n=N／N。。在及两种情况下位移角均大致呈现正态分布的变化规律，如图1为圆钢管混凝土的统计情况，其它情况下

7、的统计图和此雷同，不一一列出。正常使用状态下，其性能水准量化指标下的位移对应0．6倍峰值荷载时的位移[2J，防止倒塌状态下其性能水准量化指标对应位移为水平荷载下降至85％峰值荷载时的位移。分析收集的试验结果得到，相比于其它相关因素，轴压比对构件的延性的影响可大争。～．

8、m⋯lln⋯m=嘉1细0和_图1钢管混凝土柱水平位移角统计示例文献-lo]研究表明：构件性能水准水平位移角的试验数据汇总后呈现正态分布的变化规律。经过综合分析计算后发现，虽然所统计相关的150个试件的设计参数并不一样，甚至试验加载方案差别很大，但其正常使用和防止

9、倒塌两个状态下的水平位移角的统计数据均表现出良好的正态分布规律。运用同样的统计方法和计算可以得到，正常使用状态下圆形构件水平位移角限制为0．007，方形构件水平位移角限制为0．006；防止倒塌状态下，对于圆形构件，n<0．6时水平位移角限值为0．045，n≥0．6时水平位移角